特許 5778846 気化装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5778846

(24)【登録日】2015年7月17日

(45)【発行日】2015年9月16日

(54)【発明の名称】気化装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20150827BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20150827BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 B

   H01L21/31 E

   H01L21/316 G

【請求項の数】7

【全頁数】42

(21)【出願番号】特願2014-248060(P2014-248060)

(22)【出願日】2014年12月8日

(62)【分割の表示】特願2014-528118(P2014-528118)の分割

【原出願日】2013年7月26日

(65)【公開番号】特開2015-62254(P2015-62254A)

(43)【公開日】2015年4月2日

【審査請求日】2014年12月8日

(31)【優先権主張番号】特願2012-168390(P2012-168390)

(32)【優先日】2012年7月30日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(72)【発明者】

【氏名】立野 秀人

(72)【発明者】

【氏名】和田 優一

(72)【発明者】

【氏名】芦原 洋司

(72)【発明者】

【氏名】山▲ざき▼ 恵信

(72)【発明者】

【氏名】牛田 卓朗

(72)【発明者】

【氏名】中村 巌

(72)【発明者】

【氏名】泉 学

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３４９７４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０４００６７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−０９６２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１００２０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１０１９５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−２３０２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２２１０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１８６１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

過酸化水素及び水を含む処理液を気化容器内の底面に滴下するよう構成される処理液滴下ノズルと、
前記気化容器の底面及び側壁面の裏側に設けられ、前記底面及び側壁面を加熱する加熱部と、
前記気化容器の底面であって前記処理液が滴下される部分の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記気化容器の温度を１５０℃〜１７０℃の所定の温度として、前記処理液滴下ノズルから滴下された前記処理液が前記気化容器内表面に到達すると同時に気化するように前記加熱部を制御するよう構成される温度制御部と、
前記処理液が気化して発生した気化ガスを前記気化容器内から排出する排気口と、
を備える気化装置。

【請求項2】

前記気化容器は石英又は炭化シリコンにより構成されている、請求項１記載の気化装置。

【請求項3】

前記処理液滴下ノズルへ前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記処理液供給部から供給される前記処理液の流量を制御するよう構成される流量制御部と、
を備える、請求項１又は２に記載の気化装置。

【請求項4】

基板を処理する反応室と、
気化ガスを発生させる気化装置であって、
過酸化水素及び水を含む処理液を気化容器内の底面に滴下するよう構成される処理液滴下ノズルと、
前記気化容器の底面及び側壁面の裏側に設けられ、前記底面及び側壁面を加熱する加熱部と、
前記気化容器の底面であって前記処理液が滴下される部分の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記気化容器の温度を１５０℃〜１７０℃の所定の温度として、前記処理液滴下ノズルから滴下された前記処理液が前記気化容器内表面に到達すると同時に気化するように前記加熱部を制御するよう構成される温度制御部と、
前記処理液が気化して発生した気化ガスを前記気化容器内から排出する排気口、を有する気化装置と、
前記気化装置に前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記気化装置の排気口から排出される前記気化ガスを前記反応室に供給する気化ガス供給部と、
を備える基板処理装置。

【請求項5】

前記処理液供給部から供給される前記処理液の流量を制御するように構成される流量制御部を備える、請求項４記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記気化ガス供給部を介して前記反応室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を備える、請求項４又は５記載の基板処理装置。

【請求項7】

基板を処理する反応室と、
気化ガスを発生させる気化装置であって、
過酸化水素及び水を含む処理液を気化容器内の底面に滴下するよう構成される処理液滴下ノズルと、
前記気化容器の底面及び側壁面の裏側に設けられ、前記底面及び側壁面を加熱する加熱部と、
前記気化容器の底面であって前記処理液が滴下される部分の温度を測定する温度センサと、
前記処理液が気化して発生した気化ガスを前記気化容器内から排出する排気口、を有する気化装置と、
前記気化装置に前記処理液を供給する処理液供給部と、
前記気化装置の排気口から排出される前記気化ガスを前記反応室に供給する気化ガス供給部と、
を備える基板処理装置において、
前記処理液供給部から前記気化装置に前記処理液を供給する工程と、
前記気化装置に供給された前記処理液を、前記気化容器の底面において気化させる工程と、前記気化装置に供給された前記処理液が気化して発生した前記気化ガスを前記気化ガス供給部から前記反応室内の基板に供給する工程と、を有し、
前記処理液を気化させる工程では、前記温度センサにより測定された温度に基づいて、前記気化容器の温度を１５０℃〜１７０℃の所定の温度として、前記処理液滴下ノズルから滴下された前記処理液が前記気化容器の底面に到達すると同時に気化するように前記加熱部を制御する、
半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気体で基板を処理する気化装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

大規模集積回路（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ: 以下ＬＳＩ）の微細化に伴って、トランジスタ素子間の漏れ電流干渉を制御する加工技術はますます、技術的な困難を増している。ＬＳＩの素子間分離には、基板となるシリコン(Ｓｉ)に、分離したい素子間に溝もしくは孔等の空隙を形成し、その空隙に絶縁物を堆積する方法によってなされている。絶縁物として、酸化膜が用いられることが多く、例えば、シリコン酸化膜が用いられる。シリコン酸化膜は、Ｓｉ基板自体の酸化や、化学気相成長法(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ)、絶縁物塗布法(Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｄｉｅｌｅｃｔｉｃ:ＳＯＤ)によって形成されている。

【0003】

近年の微細化により、微細構造の埋め込み、特に縦方向に深い、あるいは横方向に狭い空隙構造への酸化物の埋め込みに対して、ＣＶＤ法による埋め込み方法が技術限界に達しつつある。この様な背景を受けて、流動性を有する酸化物を用いた埋め込み方法、すなわちＳＯＤの採用が増加傾向にある。ＳＯＤでは、ＳＯＧ(Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ)と呼ばれる無機もしくは有機成分を含む塗布絶縁材料が用いられている。この材料は、ＣＶＤ酸化膜の登場以前よりＬＳＩの製造工程に採用されていたが、加工技術が０．３５μｍ〜１μｍ程度の加工寸法であって微細でなかった故に、塗布後の改質方法は窒素雰囲気にて４００℃程度の熱処理をおこなうことで許容されていた。

【0004】

また一方で、トランジスタの熱負荷に対する低減要求も進んでいる。熱負荷を低減したい理由として、トランジスタの動作用に打ち込んだ、ボロンや砒素、燐などの不純物の過剰な拡散を防止することや、電極用の金属シリサイドの凝集防止、ゲート用仕事関数金属材料の性能変動防止、メモリ素子の書き込み、読み込み繰り返し寿命の確保、などがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−８６９０８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、近年のＬＳＩ、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＦｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙに代表される半導体装置の最小加工寸法が、５０ｎｍ幅より小さくなっており、品質を保ったままの微細化や製造スループット向上の達成や処理温度の低温化が困難になってきている。

【0007】

本発明の目的は、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上させることが可能な気化装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

一態様によれば、
過酸化水素及び水を含む処理液を気化容器内に滴下する処理液滴下部と、前記気化容器を加熱する加熱部と、前記気化容器の温度を測定する熱電対と、前記熱電対により測定された温度に基づいて、前記処理液滴下部から滴下された処理液が前記気化容器内表面に到達すると同時に気化するように前記加熱部を制御する温度制御部と、前記処理液が気化して発生した気化ガスを前記気化容器内から排出する排気口と、を備える気化装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る気化装置、基板処理装置、及び半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の製造品質を向上させると共に、製造スループットを向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。

【図2】第１実施形態に係る基板処理装置の縦断面概略図である。

【図3】第１〜第３実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。

【図4】第１〜第３実施形態に係る炉口付近の概略構成図である。

【図5】第１〜第３実施形態に係る炉口付近の他の形態を示す概略構成図である。

【図6】ａ）は第１〜第３実施形態に係る炉口付近の他の形態を示す概略構成図である。 ｂ）は第１〜第３実施形態に係る炉口付近の更に他の形態を示す概略構成図である。

【図7】第１〜第３実施形態に係るガス供給管とガス排気管の位置の例を示す概略図である。

【図8】第１実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。

【図9】第１実施形態に係る基板処理工程の他のフロー例を示す図である。

【図10】第１〜第３実施形態に係る基板処理装置を用いて実験したときの膜厚結果例である。

【図11】第２実施形態に係る基板処理装置の概略図の例である。

【図12】第２実施形態に係る基板処理装置に設けられる過水蒸気発生装置の概略構成図である。

【図13】第２実施形態に係る基板処理工程のフロー例を示す図である。

【図14】第３実施形態に係る基板処理装置の概略図の例である。

【図15】第３実施形態に係る基板処理装置の縦断面概略図である。

【図16】第３実施形態に係る基板処理工程のフロー例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

＜第１実施形態＞
以下に、第１実施形態について説明する。

【0012】

（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、主に図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示している。図２は、本実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２の縦断面概略図である。基板処理装置では、例えば、半導体装置を製造するための一工程が行われる。

【0013】

（処理容器）
図１に示すように、処理炉２０２は処理容器としての反応管２０３を備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には、処理室２０１が形成され、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。

【0014】

反応管２０３の下部には、反応管２０３の下端開口（炉口）を気密に封止（閉塞）可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるように構成されている。シールキャップ２１９は円板状に形成されている。
基板の処理空間となる基板処理室２０１は、反応管２０３とシールキャップ２１９で構成される。

【0015】

（基板支持部）
基板保持部としてのボート２１７は、複数枚のウエハ２００を多段に保持できるように構成されている。ボート２１７は、複数枚のウエハ２００を保持する複数本の支柱２１７ａを備えている。支柱２１７ａは例えば３本備えられている。複数本の支柱２１７ａはそれぞれ、底板２１７ｂと天板２１７ｃとの間に架設されている。複数枚のウエハ２００が、支柱２１７ａに水平姿勢でかつ、互いに中心を揃えた状態で整列されて菅軸方向に多段に保持されている。天板２１７ｃは、ボート２１７に保持されるウエハ２００の最大外径よりも大きくなるように形成されている。

【0016】

支柱２１７ａ、底板２１７ｂ、天板２１７ｃの構成材料として、例えば炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）等の熱伝導性の良い非金属材料が用いられる。特に熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である非金属材料が好ましい。なお、熱伝導率が問題にならなければ、石英（ＳｉＯ）などで形成しても良く、また、金属によるウエハ２００へ汚染が問題にならなければ、支柱２１７ａ、天板２１７ｃは、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料で形成しても良い。支柱２１７ａ、天板２１７ｃの構成材料として金属が用いられる場合、金属にセラミックや、テフロン（登録商標）などの被膜を形成しても良い。

【0017】

ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱材料からなる断熱体２１８が設けられており、第１の加熱部２０７からの熱がシールキャップ２１９側へ伝わりにくくなるように構成されている。断熱体２１８は、断熱部材として機能すると共にボート２１７を保持する保持体としても機能する。なお、断熱体２１８は、図示するように円板形状に形成された断熱板が水平姿勢で多段に複数枚設けられたものに限らず、例えば円筒形状に形成された石英キャップ等であっても良い。また、断熱体２１８は、ボート２１７の構成部材の１つとして考えても良い。

【0018】

（昇降部）
反応容器２０３の下方には、ボート２１７を昇降させて反応管２０３の内外へ搬送する昇降部としてのボートエレベータが設けられている。ボートエレベータには、ボートエレベータによりボート２１７が上昇された際に炉口を封止するシールキャップ２１９が設けられている。

【0019】

シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６１はシールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。

【0020】

（第１の加熱部）
反応管２０３の外側には、反応管２０３の側壁面を囲う同心円状に、反応管２０３内のウエハ２００を加熱する第１の加熱部２０７が設けられている。第１の加熱部２０７は、ヒータベース２０６により支持されて設けられている。図２に示すように、第１の加熱部２０７は第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄを備えている。第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄはそれぞれ、反応管２０３内でのウエハ２００の積層方向に沿って設けられている。

【0021】

反応管２０３内には、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄ毎に、ウエハ２００又は周辺温度を検出する温度検出器として、例えば熱電対等の第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄはそれぞれ、反応管２０３とボート２１７との間にそれぞれ設けられている。なお、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄはそれぞれ、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄによりそれぞれ加熱される複数枚のウエハ２００のうち、その中央に位置するウエハ２００の温度を検出するように設けられても良い。

【0022】

第１の加熱部２０７、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄには、それぞれ、後述するコントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、反応管２０３内のウエハ２００の温度が所定の温度になるように、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄによりそれぞれ検出された温度情報に基づいて、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄへの供給電力を所定のタイミングにてそれぞれ制御し、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄ毎に個別に温度設定や温度調整を行うように構成されている。

【0023】

（ガス供給部）
図１に示すように、反応管２０３内へ処理ガスとしての気化原料を供給するガス供給部としてのガス供給管２３３が反応管２０３の外側に設けられている。気化原料は、沸点が５０〜２００℃の原料が用いられる。本実施形態では、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を用いた例を示す。

【0024】

ガス供給管２３３は、反応管２０３内に設けられたガス供給ノズル４０１に接続されている。ガス供給ノズル４０１は、反応管２０３の下部から上部にわたり、ウエハ２００の積載方向に沿って設けられている。ガス供給ノズル４０１には、反応管２０３内に均一に水蒸気を供給できるように、複数のガス供給孔４０２が設けられている。ガス供給管２３３は、水蒸気発生器２６０に接続されている。水蒸気発生器２６０で発生した水蒸気は、反応管２０３の下部より、ガス供給ノズル４０１内を上昇して、複数のガス供給孔４０２から、反応管２０３内へ供給される。

【0025】

水蒸気発生器２６０には、水素ガス供給管２３２ａと酸素ガス供給管２３２ｂが接続されている。水素ガス供給管２３２ａには、上流から順に、水素ガス供給源２４０ａ、ＭＦＣ（マスフローコントローラ：流量制御装置）２４１ａ、開閉バルブ２４２ａが設けられている。酸素ガス供給管２３２ｂには、上流から順に、酸素ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、開閉バルブ２４２ｂが設けられている。水蒸気発生器２６０は、水素ガス供給源２４０ａから供給される水素ガス、酸素ガス供給源２４０ｂから供給される酸素ガスを用いて、水蒸気を発生させる。

【0026】

ガス供給管２３３の途中には、不活性ガス供給管２３２ｃが接続されている。不活性ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、不活性ガス供給源２４０ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、開閉バルブ２４２ｃが設けられている。
ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃや、バルブ２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃには、ガス流量制御部２８３が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングで制御するように構成されている。

【0027】

ガス供給部は、ガス供給ノズル４０１、ガス供給孔４０２、ガス供給管２３３、水蒸気発生器２６０、水素ガス供給管２３２ａ、酸素ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４２ａ、ＭＦＣ２４２ｂ、開閉バルブ２４２ａ、開閉バルブ２４２ｂなどで構成されている。
なお、水素ガス供給源２４０ａ、酸素ガス供給源２４０ｂ、不活性ガス供給管２３２ｃ、開閉バルブ２４２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、不活性ガス供給源２４０ｃ等の構成を、ガス供給部に含めて考えても良い。

【0028】

（排気部）
反応管２０３の下方には、基板処理室２０１内のガスを排気するガス排気管２３１の一端が接続されている。ガス排気管２３１の他端は、真空ポンプ２４６ａ（排気装置）にＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２５５を介して接続されている。基板処理室２０１内は、真空ポンプ２４６で発生する負圧によって排気される。なお、ＡＰＣバルブ２５５は、弁の開閉により基板処理室２０１の排気および排気停止を行うことができる開閉弁である。また、弁開度の調整により圧力を調整することができる圧力調整弁でもある。
また、圧力検出器としての圧力センサ２２３がＡＰＣバルブ２５５の上流側に設けられている。このようにして、基板処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう、真空排気するように構成されている。ＡＰＣバルブ２５５により基板処理室２０１および圧力センサ２２３には、圧力制御部２８４（図３参照）が電気的に接続されており、圧力制御部２８４は、圧力センサ２２３により検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブ２５５により基板処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう、所望のタイミングで制御するように構成されている。

【0029】

排気部は、ガス排気管２３１、ＡＰＣバルブ２５５、圧力センサ２２３などで構成されている。なお、真空ポンプ２４６を排気部に含めて考えても良い。

【0030】

（第２の加熱部）
発明者等は、研究開発する過程で、従来の約３００〜４００℃以上の処理プロセスでは、起こりえなかった問題を見出した。即ち、室温〜３００℃程度の処理では、処理ガスとしての気化原料が反応管２０３内で気化原料の沸点より低い温度に冷却されて液化してしまう問題を見出した。この液化は、反応管２０３であって、ボート２１７の下部と断熱体２１８とガス排気管２３１が設けられる周囲で多く発生することが研究の末、判明した。更に、この液化は、断熱体２１８よりも下部や、ウエハ２００から離間した位置で発生することを発見した。

【0031】

また、この液化によって、ウエハ２００上に異物が発生する問題や、複数枚のウエハ２００を処理した際に、ウエハ２００それぞれで膜厚に差が出る問題を見出した。

【0032】

そこで、発明者等は、図１、図２に示すような第２の加熱部（熱伝導体加熱部）としての液化防止ヒータ２８０を設けることで、これらの問題を解決することを試みた。

【0033】

ここで、液化とは、結露や凝結などの現象を含む。

【0034】

図４に反応管２０３下部（炉口部）とシールキャップ２１９の断面図を示す。図４に示すように、反応管２０３の下部であって、シールキャップ２１９の上部には、反応管２０３の側壁面の周りに、第２の加熱部としての液化防止ヒータ２８０が設けられている。また第２の加熱部は、第１の加熱部よりも下側に設けることが好ましい。液化防止ヒータ２８０は、図４に示すように抵抗加熱ヒータ２８１で構成されていても良く、図５に示すように放射型加熱部としてのランプヒータ２８２で構成されていることが好ましい。シールキャップ２１９の上には、シールキャップ２１９を気化原料から保護するシールキャップ保護部２７２が設けられている。シールキャップ保護部は、気化原料と反応し難い材料で構成されている。例えば、石英（ＳｉＯ_２）などの非金属材料が用いられる。反応管２０３の下端とシールキャップ保護部２７２とシールキャップ２１９の間それぞれには、気密を保つためのＯリング（シール部材）が設けられている。また、反応管２０３下端には、冷却流路２７４を有するＯリング保護部２７３が設けられている。また、シールキャップ２１９に、冷却流路２７０が設けられている。これらの冷却流路２７４、２７０によって、液化防止ヒータ２８０から放出される熱や、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄから放出される熱によって、Ｏリングが劣化することや、シールキャップ２１９の変形を防ぐことができる。シールキャップや、シールキャップ保護部２７２が冷却されることにより、これらの表面に結露が生じる場合には、図４、図５に示すように、シールキャップ保護部２７２の上に熱伝導部（熱伝導体）２８５を設けて、シールキャップ保護部２７２の表面を容易に加熱できるようにしても良い。熱伝導部２８５は、上述のボート２１７と同類の材料等で構成されている。例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化シリコン（Ｓｉ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）や、グラファイトやグラッシーカーボン等の炭素材料、等の熱伝導性の良い非金属材料が用いられる。熱伝導率は、好ましくは、５Ｗｍ／ｍＫ以上が良い。また、熱伝導部は、原料ガスと触れる可能性があるので、原料ガスと反応しない材料で構成されていることが望ましい。また、熱伝導部２８５を、伝導性を有する部材で構成し、通電することにより、自己発熱機能を有するように構成しても良い。また、熱伝導部２８５に、ポーラス（多孔）構造を設けることにより、蒸発面積を増やすようにしても良い。ランプヒータ２８２は、好ましくは、光を透過する透明な部材を介して、シールキャップ保護部２７２や熱伝導部２８５を直接加熱可能なように構成されていることが好ましい。ここで、透明な部材とは、例えば石英で構成された反応管２０３である。ランプヒータ２８２でウエハ２００を加熱させたく無い場合は、不透明にするか庇を設けても良い。なお、シールキャップ保護部２７２をＳｉＣで構成し、熱伝導部２８５を石英で構成しても良い。この様に構成することで、炉口部を加熱しつつ、汚染の発生を抑制することができる。

【0035】

（液化防止ヒータの１形態）
図６ａに液化防止ヒータ２８０の１形態を示す。図６ａに示すように、液化防止ヒータ２８０には、ランプヒータ２８２が反応管２０３の全周を覆うように設けられている。また、ランプヒータ２８２の周りには、断熱材２８６が設けられている。ランプヒータ２８２を全周に設けることにより、反応管２０３下部全体を均一に加熱することができる。また、断熱材２８６により、ランプヒータ２８２の熱効率を向上させることができ、使用電力を低下させるとともに、反応管２０３の外部にある、他の機器や制御装置への熱影響を低下させることができる。断熱材２８６は、例えば、アルミナ製クロス等が用いられる。

【0036】

（液化防止ヒータの他形態）
図６ｂに液化防止ヒータ２８０の他の形態を示す。図６ｂに示すように、液化防止ヒータ２８０には、分割された分割ランプヒータ２８３ａ,２８３ｂ，２８３ｃ、２８３ｄ，２８３ｅ，２８３ｅ，２８３ｆが設けられている。図６ｂに示すように、ランプヒータを分割して設けることによって、反応管２０３下部であって、加熱され易い箇所と加熱され難い所への熱供給量を調整することができ、所望の場所を均一に加熱することができる。
例えば、ランプヒータ２８２で全周を加熱した場合、ボート２１７の支柱２１７ａによって、断熱体２１８に影が形成されてしまい、均一に加熱することが困難になる。分割ランプヒータ２８３ａ〜２８３ｆを支柱２１７ａと対向しない位置に設けることによって、断熱体２１８に影を形成することなく、均一に加熱することができる。

【0037】

（ランプヒータについて）
更に、発明者等は、ランプヒータ２８２による気化原料の加熱効率向上方法について、鋭意研究開発した。その結果、ランプヒータ２８２から放射される光の波長を調整することで、加熱効率を向上させられることが判明した。

【0038】

例えば、気化原料が、水分子（Ｈ_２Ｏ）を含む水や過酸化水素水の場合には、水分子が吸収し易い波長を放射することができるランプを用いることによって、加熱効率を向上させることができる。水分子が吸収し易い波長は、約０．７μｍ〜約２５０μｍの赤外線である。この波長帯の赤外線を放射できるランプを用いると良い。好ましくは、約１．３μｍ〜約２００μｍを発するランプが良い。更に好ましくは、約２μｍ〜約２０μｍを発するランプが良い。より好ましくは、約２μｍ〜約４．５μｍの中波長赤外線が好ましい。具体的なランプとしては、波長約２．２μｍを発光ピーク波長とするカンタル線ヒータが好ましい。他にも、カーボンヒータや、ＳｉＣヒータ、タングステンを用いたランプ、ハロゲンランプ等でも加熱することができる。

【0039】

（液化防止ヒータの位置について）
液化防止ヒータ２８０は、図１に示すように、断熱体２１８の上端よりも下側に設けることが好ましい。断熱体２１８によって、反応管２０３の下部、排気管２３１との接続部、ガス供給管２３３との接続部などが第１の加熱部２０７から断熱され、温度が低い状態となっている。故に、反応管２０３の下部や、排気管２３１との接続部、ガス供給管２３３との接続部の周辺で反応管２０３内に供給した処理ガスが液化しやすい雰囲気となっている。液化防止ヒータ２８０を、断熱体２１８の上端よりも下側に設けることにより、この液化を抑制することができる。

【0040】

（排気加熱部）
図６ａ、図６ｂ、図７に示すように、ガス排気管２３１には、ガス排気管を加熱する排気加熱部としての、エキゾーストチューブヒータ２８４が設けられている。エキゾーストチューブヒータ２８４は、ガス排気管２３１の内部に、結露が生じないように、所望の温度に制御されている。例えば、５０℃〜３００℃に制御される。

【0041】

（供給加熱部）
図６ａ、図６ｂ、図７に示すように、ガス供給管２３３と反応管２０３の間には、供給加熱部としてのインレットチューブヒータ２８５が設けられている。インレットチューブヒータ２８５は、ガス供給管２３３の内部に、結露が生じないように、所望の温度に制御されている。例えば、５０℃〜３００℃に制御される。

【0042】

（液化防止制御部）
図６ａ、図６ｂに示すように、ランプヒータ２８２と、エキゾーストチューブヒータ２８４と、インレットチューブヒータ２８５の温度を液化防止温度になるように制御する、液化防止制御部としての液化防止制御装置２８７が設けられている。

【0043】

液化防止制御装置２８７には、ランプヒータ２８２と、エキゾーストチューブヒータ２８４と、インレットチューブヒータ２８５の温度を検出する温度検出器２８８が設けられている。温度検出器２８８は、例えば、シースタイプの熱電対で構成されている。温度検出器２８８が検出した温度に基づいて、ランプヒータ２８２と、エキゾーストチューブヒータ２８４と、インレットチューブヒータ２８５への電力供給量が制御される。例えば、ランプヒータ２８２と、エキゾーストチューブヒータ２８４と、インレットチューブヒータ２８５の温度が、１００℃以下になった時に電力をＯＮ状態にして、３００℃以上になった時に電力をＯＦＦにする制御が行われる。このようなＯＮ／ＯＦＦ制御でも良いが、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御のようなフィードバック制御を行い、所望の温度（例えば２００℃）に保つように制御しても良い。ランプヒータ２８２は、少なくとも処理ガス供給中は、ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、ウエハ２００が基板処理室２０１に無い時や、ウエハ２００に４００℃以上の処理が行われている時にはＯＦＦにしておいても良い。

【0044】

なお、図１、図２では、ガス供給管２３３とガス排気管２３１を対向する位置に設けるようにしたが、図６ａ、図６ｂ、図７に示すように、同じ側に設けるようにしても良い。
基板処理装置内の空きスペースや、基板処理装置が複数台設けられる半導体装置工場内の空きスペースは狭いため、このように、ガス供給管２３３とガス排気管２３１を同じ側に設けることにより、ガス供給管２３３とガス排気管２３１と液化防止ヒータ２８０のメンテナンスを容易に行うことができる。

【0045】

（制御部）
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置１２２が接続されている。

【0046】

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラムレシピ等が読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプログラムレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プログラムレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

【0047】

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述の液体流量コントローラ２９４、マスフローコントローラ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ,２９９ｂ，２９９ｃ，２９９ｄ，２９９ｅ、バルブ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃ，２４２ｄ，２０９，２４０，２９５ａ，２９５ｂ，２９５ｃ，２９５ｄ，２９５ｅ、シャッタ２５２、２５４、２５６、ＡＰＣバルブ２５５、第１の加熱部２０７（２０７ａ，２０７ｂ，２０７ｃ，２０７ｄ）、第３の加熱部２０９、ブロア回転機構２５９、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄ、ボート回転機構２６７、液化防止制御装置２８７、圧力センサ２３３、温度制御コントローラ４００等に接続されている。

【0048】

ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃからの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、液体流量コントローラ２９４による液体原料の流量調整動作、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｃ，２４１ｄ,２９９ｂ，２９９ｃ，２９９ｄ，２９９ｅによる各種ガスの流量調整動作、バルブ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃ，２４２ｄ，２０９，２４０，２９５ａ，２９５ｂ，２９５ｃ，２９５ｄ，２９５ｅ、の開閉動作、シャッタ２５２、２５４、２５６の遮断動作、ＡＰＣバルブ２５５の開閉調整動作、及び第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄに基づく第１の加熱部２０７の温度調整動作、温度センサに基づく第３の加熱部２０９の温度調整動作、真空ポンプ２４６ａ、２４６ｂの起動・停止、ブロア回転機構２５９の回転速度調節動作、ボート回転機構２６７の回転速度調節動作、液化防止制御装置２８７による第２加熱部２８０の温度制御、温度制御コントローラ４００による過水蒸気発生装置３０７等を制御するように構成されている。

【0049】

なお、コントローラ１２１は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていても良い。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）１２３を用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ１２１を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。

【0050】

（２）基板処理工程
続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図８を用いて説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。本実施形態では、かかる基板処理工程の一例として、処理ガスとして過酸化水素水を気化させた気化ガスを用い、基板としてのウエハ２００上に形成されたシリコン（Ｓｉ）含有膜をシリコン酸化膜に改質する（酸化する）工程（改質処理工程）を行う場合について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、図１や図３に示す、コントローラ１２１により制御されている。

【0051】

ここでは、ウエハ２００として、微細構造である凹凸構造を有し、ポリシラザン（ＳｉＨ_２ＮＨ）を少なくとも凹部（溝）に充填するように供給し、溝内にシリコン（Ｓｉ）含有膜が形成された基板を用い、処理ガスとして過酸化水素水の気化ガスを用いる例について説明する。なお、シリコン含有膜には、シリコン（Ｓｉ）や窒素（Ｎ）、水素（Ｈ）が含まれており、場合によっては、炭素（Ｃ）や他の不純物が混ざっている可能性が有る。なお、微細構造を有する基板とは、シリコン基板に対して垂直方向に深い溝（凹部）、あるいは例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍ程度の幅の横方向に狭い溝（凹部）等のアスペクト比の高い構造を有する基板をいう。

【0052】

ポリシラザンは、従来から使われているＳＯＧに代わる材料である。このポリシラザンは、例えば、ジクロロシランやトリクロロシランとアンモニアの触媒反応によって得られる材料であり、スピンコーターを用いて、基板上に塗布することによって、薄膜を形成する際に用いられる。膜厚は、ポリシラザンの分子量、粘度やコーターの回転数によって調節される。このポリシラザンに水分を供給することにより、シリコン酸化膜を形成することができる。

【0053】

（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、予め指定された枚数のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータによって持ち上げて反応管２０３内（処理室２０１内）に搬入（ボートロード）する。この状態で、処理炉２０２の開口部である炉口はシールキャップ２１９によりシールされた状態となる。

【0054】

（圧力・温度調整工程（Ｓ２０））
反応管２０３内が所望の圧力（例えば、９６０００〜１０２５００Ｐａ）となるように真空ポンプ２４６ａ又は真空ポンプ２４６ｂの少なくともいずれかによって真空排気する。具体的には、１０００００Ｐａ程度にする。この際、反応管２０３内の圧力は、圧力センサ２２３で測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２の開度又はバルブ２４０の開閉をフィードバック制御する（圧力調整）。

【0055】

反応管２０３内に収容されたウエハ２００が所望の温度（例えば４０℃〜３００℃）となるように第１の加熱部２０７によって加熱する。好ましくは、１５０℃程度に加熱する。この際、反応管２０３内のウエハ２００が所望の温度となるように、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄが検出した温度情報に基づき第１の加熱部２０７が備える第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄへの供給電力をフィードバック制御する（温度調整）。このとき、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄの設定温度は全て同じ温度となるように制御する。

【0056】

また、ウエハ２００を加熱しつつ、ボート回転機構２６７を作動して、ボート２１７の回転を開始する。この際、ボート２１７の回転速度をコントローラ１２１によって制御する。なお、ボート２１７は、少なくとも後述する改質処理工程（Ｓ３０）が終了するまでの間は、常に回転させた状態とする。

【0057】

また、ランプヒータ２８２、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４に電力を供給し、１００〜３００℃になるように調整する。具体的には、ランプヒータ２８２、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４のそれぞれを約２００℃に調整される。なお、この３つのヒータそれぞれを、別々の温度になるように制御しても良い。

【0058】

（改質処理工程（Ｓ３０））
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、ボート２１７が所望とする回転速度に到達したら、水蒸気発生器２６０で水蒸気を発生させ、基板処理室２０１内へ供給するとともに、不活性ガス供給源２４０ｃから不活性ガスである窒素ガスを基板処理室２０１内へ供給する。こうして、基板処理室２０１内の圧力を６０００〜６００００Ｐａ、水蒸気の分圧を６００〜６００００Ｐａ（水分濃度を１０〜１００％）にする。この温度と圧力の状態で、５〜１２０分間、ウエハ２００に対して熱処理を行う。具体的には、例え
ば、基板処理室２０１内の温度を約２００℃とし、圧力を５３２００Ｐａ、水蒸気の分圧を４５８００Ｐａ（水分濃度を８６％）とし、３０分間、熱処理を行う。この水蒸気雰囲気、かつ減圧雰囲気における熱処理により、ウエハ２００に塗布されたシリコン含有材が酸化される。

【0059】

所定時間経過後、バルブ２４２ａ，２４２ｂを閉じ、反応管２０３内への水蒸気の供給を停止する。

【0060】

（パージ工程（Ｓ４０））
改質処理工程（Ｓ３０）が終了した後、バルブ２５５を開けて反応管２０３内を真空排気し、反応管２０３内に残留している水蒸気を排気する。すなわち、バルブ２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃを閉じ、バルブ２５５を開け、基板処理室２０１を排気しつつ、不活性ガス供給管２３２ｃからガス供給ノズル３０２を介して反応管２０３内に、パージガスとしてのＮ_２ガス（不活性ガス）を、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量制御しながら供給する。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスや、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることができる。これにより、反応管２０３内の残留ガスの排出を促すことができる。

【0061】

（降温・大気圧復帰工程（Ｓ５０））
パージ工程（Ｓ４０）が終了した後、バルブ２５５又はＡＰＣバルブ２４６ａを調整し、反応管２０３内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ２００を所定の温度（例えば室温程度）に降温させる。具体的には、バルブ２４１ｃを開けたままとし、反応管２０３内に不活性ガスであるＮ_２ガスを供給しつつ、反応管２０３内の圧力を大気圧に昇圧させる。そして、第１の加熱部２０７及び第２の加熱部２８０への供給電力を制御して、ウエハ２００の温度を降温させる。

【0062】

ウエハ２００を降温させつつ、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５２，２５４，２５６を開け、冷却ガス供給管２４９から、冷却ガスをマスフローコントローラ２５１により流量制御しながら反応管２０３と断熱部材２１０との間の空間２６０内に供給しつつ、冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。冷却ガスとしては、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスや、空気等を単独であるいは混合して用いることができる。これにより、空間２６０内を急冷させ、空間２６０内に設けられる反応管２０３及び第１の加熱部２０７を短時間で冷却できる。また、反応管２０３内でのウエハ２００をより短時間で降温させることができる。

【0063】

なお、シャッタ２５４，２５６を閉じた状態で、冷却ガス供給管２４９からＮ２ガスを空間２６０内に供給し、空間２６０内を冷却ガスで充満させて冷却した後、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５４，２５６を開け、空間２６０内の冷却ガスを冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。

【0064】

（基板搬出工程（Ｓ６０））
その後、ボートエレベータによりシールキャップ２１９を下降させて反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済みウエハ２００がボート２１７に保持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３（処理室２０１）の外部へ搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みウエハ２００はボート２１７より取り出され（ウエハディスチャージ）、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。

【0065】

ここでは、単純に、シリコン含有膜に水蒸気を低温で供給する処理だけを記したが、図９に示すように、改質処理工程Ｓ３０に続けて、ウエハ２００をアニール処理しても良い。以下にアニール処理工程Ｓ８０を行う場合について説明する。

【0066】

（圧力・温度調整工程Ｓ７０）
上記の改質処理工程Ｓ３０が終わった後、基板処理室２０１内の温度を、６００℃〜１１００℃に上昇させる。また、水蒸気発生器２６０から水蒸気を基板処理室２０１内へ供給するとともに、不活性ガス供給源２４０ｃから不活性ガスである窒素ガスを基板処理室２０１内へ供給する。こうして、基板処理室２０１内の圧力を６０００〜６００００Ｐａ、水蒸気の分圧を６００〜６００００Ｐａ（水分濃度を１０〜１００％）にする。具体的には、本実施例では、基板処理室２０１内の温度を、１２０分間の間に、上記改質処理工程の温度から８００℃に上昇させる。なお、圧力・温度調整工程Ｓ７０の昇温開始からは、ランプヒータ２８２や、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４はＯＦＦにする。この際、各ヒータを、同時にＯＦＦにしても良いし、別々のタイミングでＯＦＦにするようにしても良い。例えば、ガス供給管２３３内と、ガス排気管２３１内には、アニール処理中もガスが流れるため、ＯＮ状態に保持、ランプヒータ２８２だけＯＦＦにする。

【0067】

（アニール処理工程Ｓ８０）
この温度と圧力の状態で５〜１２０分間、保持することで、ウエハ２００にアニール処理を行う。具体的には、本実施例では、温度が約８００℃、圧力５３２００Ｐａ、水蒸気の分圧４５８００Ｐａ（水分濃度８６％）で、３０分間、熱処理を行う。

【0068】

（パージ工程Ｓ４０）
アニール処理工程Ｓ８０が終わった後は、上述と同じパージ工程Ｓ４０が行われる。

【0069】

（降温・大気圧復帰工程Ｓ１００）
パージ工程終了後、ウエハが取り出し可能な温度になるまで降温される。

【0070】

（基板搬出工程Ｓ６０）
上記のような搬出工程によってウエハ２００が基板処理室２０１から搬出される。

【0071】

以上、本実施形態に係る基板処理工程について説明した。この基板処理工程の基板搬出工程Ｓ６０の後に続けてクリーニング工程を実施しても良い。クリーニング工程を行うことで、反応管２０３、ボート２１７、インレットチューブ、エキゾーストチューブに溜まる不純物を除去することができ、反応管２０３内に設けられる部材の腐蝕を防止することができる。

【0072】

（３）第１実施形態に係る効果
第１実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0073】

（ａ）第１実施形態によれば、反応管２０３の下部で気化原料が液化することを防止することができる。

【0074】

（ｂ）また、基板に付着する異物の量を低減することができる。
気化原料が液化した場合に、液体が、基板処理室２０１内の部材表面に存在する異物を吸収し、その異物を吸収した液体が再度蒸発し、ウエハ２００に付着することによって異物が発生することがある。本実施例によれば、気化原料の液化を防止できるので、基板に付着する異物の量を低減することができる。

【0075】

（ｃ）また、基板処理室２０１内全体での処理均一性を向上させることができる。すなわち、複数の基板を処理した場合に、複数の基板それぞれの膜厚の差を低減することができる。

【0076】

図１０に、複数の基板を処理した場合の基板の膜厚差と、ランプヒータ２８２への出力電力との関係を示す。図１０に示すように、ランプヒータ２８２をＯＦＦにした時の膜厚差を１００とすると、出力電力を２０％、４０％と加えることにより、膜厚差が減り、基板処理室２０１内全体での処理均一性が向上していることが分る。

【0077】

（ｄ）また、水分子により、ポリシラザン中の窒素および水素が酸素に置換させ、Ｓｉ−Ｏ結合を形成することができる。

【0078】

（ｅ）また、シリコン含有膜を、ＮＨ−を多く含まないＳｉ−Ｏ結合を主骨格にするシリコン酸化膜を形成することができる。なお。このシリコン酸化膜は、従来の有機ＳＯＧで形成されるシリコン酸化膜とは異なる、高い耐熱性を有する。

【0079】

（ｆ）また、低温での処理により、高温処理と比較して、微細構造中の溝内に均一な処理を施すことができる。高温で処理した場合には、溝の上端が先に改質され、溝の底まで改質できないことがあったが、低温処理をすることにより、処理開始時に溝の上端が先に改質されることを防ぎ、溝内を均一に処理することができる。

【0080】

（ｇ）さらに、アニール処理を施すことにより、ウエハ２００上の溝内の最深部に存在するシリコン含有膜中の不純物である窒素や水素、その他不純物を除去することができる。その結果、シリコン含有膜が十分に酸化、緻密化、硬化して、絶縁膜として良好なＷＥＲ（ウエハエッチングレート）特性を得ることができる。ＷＥＲは、最終アニール温度依存性が大きく、高温になるほどＷＥＲ特性が向上する。

【0081】

（ｈ）また、アニール処理を施すことにより、シリコン含有膜に含まれる炭素（Ｃ）や不純物を除去することができる。シリコン含有膜は、通常、スピンコート法などの塗布で形成される。このスピンコート法では、ポリシラザンに有機溶媒を加えた液体が使われ、この有機溶媒に由来する炭素や他の不純物（Ｓｉ，Ｏ以外の元素）が残留している。

【0082】

（ｉ）また、ガス供給管２３３とガス排気管２３１を同じ側に設けることにより、メンテナンスを容易に行うことができる。

【0083】

（ｊ）また、ランプヒータに、赤外線を放射するランプを用いることにより、水分子を効率良く加熱することができる。好ましくは、約０．７μｍ〜約２５０μｍの赤外線で、更に好ましくは、約１．３μｍ〜約２００μｍの赤外線で、更に好ましくは、約２μｍ〜約２０μｍの赤外線で、より好ましくは、約２μｍ〜約４．５μｍの中波長赤外線が好ましい。

【0084】

（ｋ）また、ランプヒータで加熱することにより、炉口部のシールを冷却したままで、炉口部付近のガス、炉口部の内壁表面、シールキャップの内壁表面、等を加熱することができ、炉口部での結露の発生を抑制することができる。

【0085】

また、飽和蒸気圧に近い雰囲気の場合や、ガス流量を増加した場合には、炉口部の結露が多くなる傾向が有る。しかし、ランプで加熱することにより、結露発生を抑制することができる。

【0086】

（L）また、ランプヒータで炉口部やシールキャップを加熱することにより、炉口部やシール区アップを所定の温度への昇温時間を短縮することができ、半導体装置の製造スループットを向上させることができる。例えば、基板を処理容器から搬出する際や搬入する際に炉口部やシールキャップが冷却される、冷却された炉口部やシールキャップは処理ガスを供給するまでに所定の温度に加熱する必要が有る。ランプヒータを用いた加熱では、炉口部やシールキャップを伝導熱では無く、放射熱で直接加熱できるため、所定の温度にすばやく加熱することができる。

【0087】

以上、第１実施形態を具体的に説明したが、第１実施形態は上述の実施形態に限定されるものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0088】

発明者等は、更に鋭意研究することにより、気化原料ガスとして過酸化水素（以下過水と呼ぶ）を用いることにより、シリコン含有膜の酸化効率と酸化品質を向上させることを見出した。以下に第２実施形態として記す。

【0089】

＜第２実施形態＞
以下に、第２実施形態について説明する。

【0090】

（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１１と図１２を用いて説明する。図１１は、本実施形態に係る基板処理装置の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面図で示している。図１２は、本実施形態に係る過水蒸気化装置の縦断面図を示している。

【0091】

第２実施形態に係る基板処理装置では、第１実施形態に係る基板処理装置のガス供給部が過水供給部になっている。他の構成は、共通の構造になっているので、説明を省略する。

【0092】

（ガス供給部）
図１１に示すように、ガス供給管２３３には、過水蒸気発生装置３０７が接続されている。過水蒸気発生装置３０７には、上流側から、過酸化水素水源２４０ｄ、液体流量コントローラ２４１ｄ、バルブ２４２ｄが過水液供給管２３２ｄを介して接続されている。過水蒸気発生装置３０７には、液体流量コントローラ２４１ｄで流量が調整された過水液が、供給可能になっている。

【0093】

また、ガス供給管２３３には、第１実施形態と同様に、不活性ガスが供給可能なように、不活性ガス供給管２３２ｃ、バルブ２４２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、不活性ガス供給源２４０ｃが設けられている。

【0094】

ガス供給部は、ガス供給ノズル４０１、ガス供給孔４０２、ガス供給管２３３、過水蒸気発生装置３０７、過水液供給管２３２ｄ、バルブ２４２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、不活性ガス供給管２３２ｃ、バルブ２４２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃで構成される。なお、過酸化水素水源２４０ｄや不活性ガス供給源２４０ｃを過水蒸気供給部に含めて考えても良い。

【0095】

なお、第２実施形態においては、過水を使用するため、基板処理装置内で過水が触れる部分を、過水と反応し難い材料で構成することが好ましい。過水と反応し難い材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３，ＡｌＮ，ＳｉＣなどのセラミックスや、石英が挙げられる。また、金属部材には、反応防止被膜を施すことが好ましい。例えば、アルミニウムを用いた部材は、アルマイト（Ａｌ_２Ｏ_３）、ステンレス鋼を用いた部材は、クロム酸化膜が用いられる。また、加熱されない器具については、テフロン（登録商標）やプラスチックなどの過水と反応しない材質で構成しても良い。

【0096】

（過水蒸気発生装置）
図１２に、過水蒸気発生装置３０７の構成を示す。
過水蒸気発生装置３０７は、原料液を加熱された部材に滴下することで原料液を気化する滴下法を用いている。過水蒸気発生装置３０７は、過水液を供給する液体供給部としての滴下ノズル３００と、加熱される部材としての気化容器３０２と、気化容器３０２で構成される気化空間３０１と、気化容器３０２を加熱する加熱部としての気化器ヒータ３０３と、気化された原料液を反応室へ排気する排気口３０４と、気化容器３０２の温度を測定する熱電対３０５と、熱電対３０５により測定された温度に基づいて、気化器ヒータ３０３の温度を制御する温度制御コントローラ４００と、滴下ノズル３００に原料液を供給する薬液供給配管３０７とで構成されている。気化容器３０２は、滴下された原料液が気化容器に到達すると同時に気化するように気化器ヒータ３０３により加熱されている。また、気化器ヒータ３０３による気化容器３０２の加熱効率を向上させることや、過水蒸気発生装置３０７と他のユニットとの断熱可能な断熱材３０６が設けられている。気化容器３０２は、原料液との反応を防止するために、石英や炭化シリコンなどで構成されている。気化容器３０２は、滴下された原料液の温度や、気化熱により温度が低下する。よって、温度低下を防止するために、熱伝導率が高い炭化シリコンを用いることが有効である。

【0097】

（２）基板処理工程
次に、第２実施形態に係る基板処理工程について、図１３を用いて説明する。図１３に示すように、第２実施形態に係る基板処理工程の内、基板搬入工程Ｓ１０は第１実施形態の工程と同じであるため省略する。

【0098】

（圧力・温度調整工程（Ｓ２１０））
反応管２０３内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６ａ又は真空ポンプ２４６ｂの少なくともいずれかによって真空排気する。この際、反応管２０３内の圧力は、圧力センサで測定し、この測定した圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２の開度又はバルブ２４０の開閉をフィードバック制御する（圧力調整）。

【0099】

反応管２０３内に収容されたウエハ２００が所望の温度（例えば４０℃〜１００℃）となるように第１の加熱部２０７によって加熱する。この際、反応管２０３内のウエハ２００が所望の温度となるように、第１〜第４の温度センサ２６３ａ〜２６３ｄが検出した温度情報に基づき第１の加熱部２０７が備える第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄへの供給電力をフィードバック制御する（温度調整）。このとき、第１〜第４のヒータユニット２０７ａ〜２０７ｄの設定温度は全て同じ温度となるように制御する。

【0100】

また、ウエハ２００を加熱しつつ、ボート回転機構２６７を作動して、ボート２１７の回転を開始する。この際、ボート２１７の回転速度をコントローラ１２１によって制御する。なお、ボート２１７は、少なくとも後述する改質処理工程（Ｓ２２０）が終了するまでの間は、常に回転させた状態とする。

【0101】

また、ランプヒータ２８２、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４に電力を供給し、１００〜３００℃になるように調整する。具体的には、ランプヒータ２８２、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４のそれぞれを約２００℃に調整される。なお、この３つのヒータそれぞれを、別々の温度になるように制御しても良い。

【0102】

（改質処理工程（Ｓ２２０））
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、ボート２１７が所望とする回転速度に到達したら、液体原料供給管２３２ｄから過酸化水素水を過水蒸気発生装置３０７への供給を開始する。すなわち、バルブ２４２ｄを開け、液体流量コントローラ２４１ｄを介して、過酸化水素水源２４０ｄから過水蒸気発生装置３０７内に、過酸化水素水を供給する。

【0103】

過水蒸気発生装置３０７に供給された過酸化水素水は、滴下ノズル３００から、気化容器３０２の底に滴下される。気化容器３０２は、気化器ヒータ３０３によって所望の温度（例えば１５０〜１７０℃）に加熱されており、滴下された過酸化水素液滴は、瞬時に加熱・蒸発し、気体となる。

【0104】

気体になった、過水は、ガス供給管２３３、ガス供給ノズル４０１、ガス供給孔４０２を通して、基板処理室２０１内に収容されたウエハ２００に供給される。

【0105】

過酸化水素水の気化ガスがウエハ２００の表面と酸化反応することで、ウエハ２００上に形成されたシリコン含有膜をＳｉＯ膜に改質する。

【0106】

反応管２０３内に過酸化水素水を供給しつつ、真空ポンプ２４６ｂ、液体回収タンク２４７から排気する。すなわち、ＡＰＣバルブ２５５を閉じ、バルブ２４０を開け、反応管２０３内から排気された排気ガスを、ガス排気管２３１から第２の排気管２４３を介して分離器２４４内を通過させる。そして、排気ガスを分離器２４４により過酸化水素を含む液体と過酸化水素を含まない気体とに分離した後、気体を真空ポンプ２４６ｂから排気し、液体を液体回収タンク２４７に回収する。

【0107】

なお、反応管２０３内に過酸化水素水を供給する際、バルブ２４０及びＡＰＣバルブ２５５を閉じ、反応管２０３内を加圧するようにしてもよい。これにより、反応管２０３内の過酸化水素水雰囲気を均一にできる。

【0108】

所定時間経過後、バルブ２４２ｄを閉じ、反応管２０３内への過酸化水素水の供給を停止する。

【0109】

また、過水蒸気発生装置には、過酸化水素水を供給して、過水ガスを基板処理室２０１内に供給することを記載したが、これに限らず、例えばオゾン（Ｏ_３）を含む液体や、水（Ｈ_２Ｏ）等を用いてもよい。

【0110】

（パージ工程（Ｓ２３０））
改質処理工程（Ｓ２２０）が終了した後、ＡＰＣバルブ２５５を閉じ、バルブ２４０を開けて反応管２０３内を真空排気し、反応管２０３内に残留している過酸化水素水の気化ガスを排気する。すなわち、バルブ２４２ｄを閉じ、バルブ２３２ｃを開け、不活性ガス供給管２３２ｃから液体原料供給ノズル２３０を介して反応管２０３内に、パージガスとしてのＮ_２ガス（不活性ガス）を、マスフローコントローラ２４１ｃにより流量制御しながら供給する。パージガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスや、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることができる。これにより、反応管２０３内の残留ガスの排出を促すことができる。また、ガス供給ノズル４０１内をＮ ２ ガスが通過することで、ガス供給ノズル４０１内に残留する過水ガスを押し出して除去することもできる。このとき、ＡＰＣバルブ２５５の開度及びバルブ２４０の開閉を調整し、真空ポンプ２４６ａから排気してもよい。

【0111】

（降温・大気圧復帰工程（Ｓ２４０））
パージ工程（Ｓ２３０）が終了した後、バルブ２４０又はＡＰＣバルブ２５５の少なくともいずれかを開け、反応管２０３内の圧力を大気圧に復帰させつつ、ウエハ２００を所定の温度（例えば室温程度）に降温させる。具体的には、バルブ２３５ｃを開けたままとし、反応管２０３内に不活性ガスであるＮ_２ガスを供給しつつ、反応管２０３内の圧力を大気圧に昇圧させる。そして、第１の加熱部２０７への供給電力を制御して、ウエハ２００の温度を降温させる。

【0112】

ウエハ２００を降温させつつ、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５２，２５４，２５６を開け、冷却ガス供給管２４９から、冷却ガスをマスフローコントローラ２５１により流量制御しながら反応管２０３と断熱部材２１０との間の空間２６０内に供給しつつ、冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。冷却ガスとしては、Ｎ_２ガスのほか、例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスや、空気等を単独であるいは混合して用いることができる。これにより、空間２６０内を急冷させ、空間２６０内に設けられる反応管２０３及び第１の加熱部２０７を短時間で冷却できる。また、反応管２０３内でのウエハ２００をより短時間で降温させることができる。

【0113】

なお、シャッタ２５４，２５６を閉じた状態で、冷却ガス供給管２４９からＮ_２ガスを空間２６０内に供給し、空間２６０内を冷却ガスで充満させて冷却した後、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２５４，２５６を開け、空間２６０内の冷却ガスを冷却ガス排気管２５３から排気してもよい。

【0114】

十分に降温されたら、ランプヒータ２８２、インレットチューブヒータ２８５、エキゾーストチューブヒータ２８４への電力供給をＯＦＦにする。各ヒータへの電力供給は同時にＯＦＦにしても良く、別々のタイミングでＯＦＦにしても良い。

【0115】

（基板搬出工程（Ｓ２３０））
その後、ボートエレベータによりシールキャップ２１９を下降させて反応管２０３の下端を開口するとともに、処理済みウエハ２００がボート２１７に保持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３（処理室２０１）の外部へ搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済みウエハ２００はボート２１７より取り出され（ウエハディスチャージ）、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。

【0116】

（３）第２実施形態に係る効果
第２実施形態によれば、第１実施形態に係る効果に加えて以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0117】

（ａ）水蒸気（水、Ｈ_２Ｏ）と比較すると、活性化エネルギーが高く、１分子中に含まれる酸素原子の数が多いため酸化力が強いため、処理ガスとして過酸化水素水の気化ガスが用いられることで、ウエハ２００の溝内に形成された膜の深部（溝の底部）まで酸素原子（Ｏ）を到達させることができる。従って、ウエハ２００上の膜の表面部と深部との間で改質処理の度合いをより均一にできる。すなわち、ウエハ２００に形成された膜の表面部と深部との間でより均一な基板処理を行うことができ、改質処理後のウエハ２００の誘電率等を均一にできる。また、改質処理工程を４０℃〜１００℃の低温で行うことができ、ウエハ２００上に形成された回路の性能劣化等を抑制することができる。

【0118】

（ｂ）また、過水の方が水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を用いた場合と比較して、酸化力が強いので、処理時間を短縮することができる。

【0119】

（ｃ）また、反応管２０３内、インレットチューブ周辺、エキゾーストチューブ周辺での過酸化水素蒸気の再液化を防止することができる。

【0120】

以上、第２実施形態を具体的に説明したが、第２実施形態は上述の実施形態に限定されるものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0121】

発明者等は、更に鋭意研究することにより、過水の蒸発を基板処理室２０１内で行うことにより、過水の液化を防ぐことができることを見出した。以下に第３実施形態として記す。

【0122】

＜第３の実施形態＞
以下に、第３実施形態について説明する。

【0123】

（１）基板処理装置の構成
まず、第３実施形態に係る基板処理装置の構成について、図１４と図１５を用いて説明する。図１４は、第３実施形態に係る基板処理装置の概略構成図であり、処理炉２０２部分を縦断面で示している。図１５は、第３実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉２０２の縦断面概略図である。

【0124】

（ガス供給部）
図１４に示すように、反応管２０３と第１の加熱部２０７との間には、液体原料供給ノズル５０１が設けられている。液体原料供給ノズル５０１は、例えば熱伝導率の低い石英等により形成されている。液体原料供給ノズル５０１は二重管構造を有していてもよい。液体原料供給ノズル５０１は、反応管２０３の外壁の側部に沿って配設されている。液体原料供給ノズル５０１の上端（下流端）は、反応管２０３の頂部（上端開口）に気密に設けられている。反応管２０３の上端開口に位置する液体原料供給ノズル５０１には、供給孔５０２が上流側から下流側にわたって複数設けられている（図１５参照）。供給孔５０２は、反応管２０３内に供給された液体原料を反応管２０３内に収容されたボート２１７の天板２１７ｃに向かって噴射させるように形成されている。

【0125】

液体原料供給ノズル５０１の上流端には、液体原料を供給する液体原料供給管２８９ａの下流端が接続されている。液体原料供給管２８９ａには、上流方向から順に、液体原料供給タンク２９３、液体流量制御器（液体流量制御部）である液体流量コントローラ（ＬＭＦＣ）２９４、開閉弁であるバルブ２９５ａ、セパレータ２９６及び開閉弁であるバルブ２９７が設けられている。また、液体原料供給管２８９ａの少なくともバルブ２９７よりも下流側には、サブヒータ２９１ａが設けられている。

【0126】

液体原料供給タンク２９３の上部には、圧送ガスを供給する圧送ガス供給管２９２ｂの下流端が接続されている。圧送ガス供給管２９２ｂには、上流方向から順に、圧送ガス供給源２９８ｂ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９９ｂ及び開閉弁であるバルブ２９５ｂが設けられている。

【0127】

反応管２０３の外側上部には、第３の加熱部２０９が設けられている。第３の加熱部２０９は、ボート２１７の天板２１７ｃを加熱するように構成されている。第３の加熱部２０９としては、例えばランプヒータユニット等を用いることができる。第３の加熱部２０９には、コントローラ１２１が電気的に接続されている。コントローラ１２１は、ボート２１７の天板２１７ｃが所定の温度となるように、第３の加熱部２０９への供給電力を所定のタイミングにて制御するように構成されている。

【0128】

液体原料供給管２８９ａのバルブ２９５ａとセパレータ２９７との間には、不活性ガス供給管２９２ｃが接続されている。不活性ガス供給管２９２ｃには、上流方向から順に、不活性ガス供給源２９８ｃ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９９ｃ及び開閉弁であるバルブ２９５ｃが設けられている。

【0129】

液体原料供給管２８９ａのバルブ２９７よりも下流側には、第１のガス供給管２９２ｄの下流端が接続されている。第１のガス供給管２９２ｄには、上流方向から順に、原料ガス供給源２９８ｄ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９９ｄ及び開閉弁であるバルブ２９５ｄが設けられている。第１のガス供給管２９２ｄの少なくともバルブ２９５ｄより下流側には、サブヒータ２９１ｄが設けられている。第１のガス供給管２９２ｄのバルブ２９５ｄよりも下流側には、第２のガス供給管２９２ｅの下流端が接続されている。第２のガス供給管２９２ｅには、上流方向から順に、原料ガス供給源２９８ｅ、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２９９ｅ及び開閉弁であるバルブ２９５ｅが設けられている。第２のガス供給管２９２ｅの少なくともバルブ２９５ｅより下流側には、サブヒータ２９１ｅが設けられている。

【0130】

以下、液体原料を気化させて処理ガス（気化ガス）を生成する動作を説明する。まず、圧送ガス供給管２９２ｂからマスフローコントローラ２９９ｂ、バルブ２９５ｂを介して、圧送ガスが液体原料供給タンク２９３内に供給される。これにより、液体原料供給タンク２９３内に貯留されている液体原料が液体原料供給管２８９ａ内に送り出される。液体原料供給タンク２９３から液体原料供給管２８９ａ内に供給された液体原料は、液体流量コントローラ２９４、バルブ２９５ａ、セパレータ２９６、バルブ２９７及び液体原料供給ノズル５０１を介して反応管２０３内に供給される。そして、反応管２０３内に供給された液体原料が第３の加熱部２０９により加熱した天板２１７ｃに接触することで気化され、処理ガス（気化ガス）が生成される。この処理ガスが反応管２０３内のウエハ２００に供給されて、ウエハ２００上に所定の基板処理が行われる。

【0131】

なお、液体原料の気化を促すため、サブヒータ２９１ａにより液体原料供給管２８９ａ内を流れる液体原料を予備加熱してもよい。これにより、液体原料をより気化させやすい状態で反応管２０３内に供給することができる。

【0132】

主に、液体原料供給管２８９ａ、液体流量コントローラ２９４、バルブ２９５ａ、セパレータ２９６、バルブ２９７及び液体原料供給ノズル５０１により、液体原料供給系が構成される。なお、液体原料供給タンク２９３や、圧送ガス供給管２９２ｂ、不活性ガス供給源２９８ｂ、マスフローコントローラ２９９ｂ、バルブ２９５ｂを液体原料供給系に含めて考えてもよい。主に、液体原料供給系、第３の加熱部２０９及び天板２１７ｃによりガス供給部が構成される。

【0133】

また、主に、不活性ガス供給管２９２ｃ、マスフローコントローラ２９９ｃ及びバルブ２９５ｃにより、不活性ガス供給系が構成される。なお、不活性ガス供給源２９８ｃや、液体原料供給管２８９ａ、セパレータ２９６、バルブ２９７、液体原料供給ノズル５０１を不活性ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第１のガス供給管２９２ｄ、マスフローコントローラ２９９ｄ及びバルブ２９５ｄにより、第１の処理ガス供給系が構成される。なお、原料ガス供給源２９８ｄや、液体原料供給管２８９ａ、液体原料供給ノズル５０１、第３の加熱部２０９、天板２１７ｃを第１の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、主に、第２のガス供給管２９２ｅ、マスフローコントローラ２９９ｅ及びバルブ２９５ｅにより、第２の処理ガス供給系が構成される。なお、原料ガス供給源２９８ｅや、液体原料供給管２９２ａ、第１のガス供給管２９２ｂ、液体原料供給ノズル５０１、第３の加熱部２０９、天板２１７ｃを第２の処理ガス供給系に含めて考えてもよい。また、天板２１７ｃをボート２１７に設けた例を示したが、ボート２１７に設けずに反応管２０３の上部に設けるようにしても良い。

【0134】

他の構成部は、第２実施例や第１実施例と同じなので説明を省略する。

【0135】

（２）基板処理工程
続いて、本実施形態に係る半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図１６を用いて説明する。改質処理工程Ｓ３２０以外の工程は、第２実施例や第１実施例と同じなので説明を省略する。

【0136】

（改質処理工程（Ｓ３２０））
ウエハ２００を加熱して所望とする温度に達し、ボート２１７が所望とする回転速度に到達したら、液体原料供給管２８９ａから液体原料である過酸化水素水の反応管２０３内への供給を開始する。すなわち、バルブ２９５ｃ，２９５ｄ，２９５ｅを閉じ、バルブ２９５ｂを開け、圧送ガス供給源２９８ｂから液体原料供給タンク２９３内に、圧送ガスをマスフローコントローラ２９９ｂにより流量制御しながら供給し、さらにバルブ２９５ａ及びバルブ２９７を開け、液体原料供給タンク２９３内に貯留されている過酸化水素水を、液体流量コントローラ２９４により流量制御しながら、液体原料供給管２８９ａからセパレータ２９６及び液体原料供給ノズル５０１を介して反応管２０３内に供給する。圧送ガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）ガス等の不活性ガスや、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガスを用いることができる。

【0137】

反応管２０３内に供給した過酸化水素水を、第３の加熱部２０９により加熱したボート２１７の天板２１７ｃに接触させて気化し、処理ガスである過酸化水素水の気化ガスを生成する。このように、処理ガスである過酸化水素水の気化ガスは、反応管２０３内で生成されるとよい。すなわち、液体原料供給ノズル５０１内には、液体原料である過酸化水素水を通過させるとよい。第３の加熱部２０９は、過酸化水素水を気化させることができる温度（例えば１５０℃〜１７０℃）に天板２１７ｃを加熱できるような温度に予め設定する。

【0138】

過酸化水素水の気化ガスをウエハ２００に供給し、過酸化水素水の気化ガスがウエハ２００の表面と酸化反応することで、ウエハ２００上に形成されたシリコン含有膜をＳｉＯ膜に改質する。

【0139】

反応管２０３内に過酸化水素水を供給しつつ、真空ポンプ２４６ｂ、液体回収タンク２４７から排気する。すなわち、ＡＰＣバルブ２４２を閉じ、バルブ２４０を開け、反応管２０３内から排気された排気ガスを、ガス排気管２３１から第２の排気管２４３を介して分離器２４４内を通過させる。そして、排気ガスを分離器２４４により過酸化水素を含む液体と過酸化水素を含まない気体とに分離した後、気体を真空ポンプ２４６ｂから排気し、液体を液体回収タンク２４７に回収する。

【0140】

なお、反応管２０３内に過酸化水素水を供給する際、バルブ２４０及びＡＰＣバルブ２５５を閉じ、反応管２０３内を加圧するようにしてもよい。これにより、反応管２０３内の過酸化水素水雰囲気を均一にできる。

【0141】

所定時間経過後、バルブ２９５ａ，２９５ｂ，２９７を閉じ、反応管２０３内への過酸化水素水の供給を停止する。

【0142】

また、処理ガスとして過酸化水素水の気化ガスを用いる場合に限らず、例えば水素（Ｈ_２）ガス等の水素元素（Ｈ）を含むガス（水素含有ガス）、及び例えば酸素（Ｏ_２）ガス等の酸素元素（Ｏ）を含むガス（酸素素含有ガス）を加熱して水蒸気（Ｈ_２Ｏ）化したガスを用いてもよい。すなわち、バルブ２９５ａ，２９５ｂ，２９７を閉じ、バルブ２９５ｄ、２９５ｅを開け、第１のガス供給管２９２ｄ及び第２のガス供給管２９２ｅからそれぞれ、Ｈ_２ガス及びＯ_２ガスを反応管２０３内へ、マスフローコントローラ２９９ｄ，２９９ｅによりそれぞれ流量制御しながら供給してもよい。そして、反応管２０３内に供給されたＨ_２ガス及びＯ_２ガスを第３の加熱部２０９により加熱したボート２１７の天板２１７ｃに接触させて水蒸気を発生させ、ウエハ２００に供給することでウエハ上に形成されたシリコン含有膜をＳｉＯ膜に改質してもよい。なお、酸素含有ガスとしては、Ｏ_２ガスの他、例えばオゾン（Ｏ_３）ガスや水蒸気（Ｈ_２Ｏ）等を用いてもよい。

【0143】

（３）第３実施形態に係る効果
第３実施形態によれば、第１実施形態に係る効果と第２実施形態に係る効果に加えて、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0144】

（ａ）基板処理室２０１内で気化されるので、ガス供給部での結露発生が無くなり、ウエハ２００上に発生する異物を低減することができる。

【0145】

（ｂ）また、気体の発生源から、排気部までの距離が短くなるので、排気部での液化を抑制することができ、排気部での再液化・再蒸発したガスの逆流により発生するウエハ２００上の異物を低減することができる。

【0146】

以上、第３実施形態を具体的に説明したが、第３実施形態は上述の実施形態に限定されるものでは無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0147】

なお、上述では、気化原料として、水（Ｈ_２Ｏ）を用いることを記したが、ウエハ２００上に供給される気体には、Ｈ_２Ｏ分子単体の状態や、いくつかの分子が結合したクラスタ状態が含まれても良い。また、液体から気体を発生する際には、Ｈ_２Ｏ分子単体や水素（Ｈ）原子や酸素（Ｏ）原子の状態まで分裂させるようにしても良いし、いくつかの分子が結合したクラスタ状態にまで分裂させるようにしても良い。また、上記のクラスタが幾つか集まってできた霧（ミスト）状態であっても良い。

【0148】

また、気化原料として過酸化水素水（Ｈ_２Ｏ_２）を用いた場合でも同様に、ウエハ２００上に供給される気体には、Ｈ_２Ｏ_２分子単体の状態や、いくつかの分子が結合したクラスタ状態が含まれても良い。また、液体から気体を発生する際には、Ｈ_２Ｏ_２分子単体まで分裂させるようにしても良いし、いくつかの分子が結合したクラスタ状態にまで分裂させるようにしても良い。また、上記のクラスタが幾つか集まってできた霧（ミスト）状態であっても良い。

【0149】

なお、上述では、ウエハ２００を処理する半導体装置の製造工程であって、微細な溝に絶縁体を埋める工程について記したが、第１〜第３の実施形態に係る発明は、この工程以外にも適用可能である。例えば、半導体装置基板の層間絶縁膜を形成する工程や、半導体装置の封止工程等にも適用可能である。

【0150】

また、上述では、半導体装置の製造工程について記したが、第１〜第３の実施形態に係る発明は、半導体装置の製造工程以外にも適用可能である。例えば、液晶デバイスの製造工程での液晶を有する基板の封止処理や、各種デバイスに使われるガラス基板やセラミック基板への撥水コーティング処理にも適用可能である。更には、鏡への撥水コーティング処理などにも適用可能である。

【0151】

また、上述の処理ガスは、酸素ガスと水素ガスから生成する水蒸気（Ｈ_２Ｏ）や、酸化剤溶液としての水（Ｈ_２Ｏ）や過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）水を加熱蒸発させて生成する例を示したが、本発明は、これらに限らず、水（Ｈ_２Ｏ）や過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）水に超音波を加えてミスト化する方法や、アトマイザを用いてミストを噴霧する方法でも良い。また、溶液に直接瞬時にレーザーやマイクロ波を照射して蒸発させる方法であっても良い。

【0152】

また上述では、熱伝導体加熱部として、ランプヒータを例に挙げたが、これに限るものではなく、レーザーやマイクロ波を照射する放射型加熱部であっても良い。

【0153】

また、上述では、ポリシラザン膜が形成されたウエハ２００を処理する例を示したが、これに限らず、ＣＶＤ法で形成されたシリコン含有膜を処理しても酸化させることができる。

【0154】

＜好ましい形態＞
以下に、好ましい形態について付記する。

【0155】

＜付記１＞
一態様によれば、
基板を処理する反応管と、
前記反応管内の前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記反応管内を排気する排気部と、
前記反応管内の前記基板を加熱する第１の加熱部と、
前記反応管の前記排気部接続部周辺に設けられた第２の加熱部と、
前記ガス供給部から処理ガスを供給する際に、前記第２の加熱部の温度を制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0156】

＜付記２＞
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部の温度は前記処理ガスが液化しない液化防止温度に保つように制御する。

【0157】

＜付記３＞
付記２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記液化防止温度は、５０〜３００℃である。

【0158】

＜付記４＞
付記１〜３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理ガスは、水素と酸素を含んでいる。

【0159】

＜付記５＞
付記１〜４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理ガスは、水分子を含んでいる。

【0160】

＜付記６＞
付記１〜５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、前記反応管の炉口部周辺に設けられている。

【0161】

＜付記７＞
付記１〜６のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記反応管の炉口部には断熱体が設けられ、前記第２の加熱部は当該断熱体の上端よりも下側に設けられている。

【0162】

＜付記８＞
付記１〜７のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、放射型加熱部である。

【0163】

＜付記９＞
付記８に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記放射型加熱部は、前記炉口部の内壁表面を加熱する。

【0164】

＜付記１０＞
付記１〜９のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、０．７μm〜２５０μmの波長をピークとする光を放射する。

【0165】

＜付記１１＞
付記１〜１０のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、１．３μｍ〜２００μｍの波長をピークとする光を放射する。

【0166】

＜付記１２＞
付記１〜１１のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、２μｍ〜２０μｍの波長をピークとする光を放射する。

【0167】

＜付記１３＞
付記１〜１２のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、２μｍ〜４．５μｍの中波長赤外線をピークとする光を放射する。

【0168】

＜付記１４＞
付記１〜１３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、赤外線を放射するランプヒータである。

【0169】

＜付記１５＞
付記１〜１４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、前記反応管の前記排気部が接続されている部分の周囲に設けられている。

【0170】

＜付記１６＞
付記１〜１５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部は、前記反応管の前記排気部が接続されている部分の周囲であって、分割された状態で設けられている。

【0171】

＜付記１７＞
付記１〜１６のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記反応管内に、熱伝導性セラミック若しくは、熱伝導性セラミックを被覆した非金属材料などの熱伝導部材を有する。

【0172】

＜付記１８＞
付記１７の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導部材は、前記反応管の底に設けられている。

【0173】

＜付記１９＞
付記１７と付記１８のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導部材の熱伝導率は、５Ｗ／ｍＫである。

【0174】

＜付記２０＞
付記１〜１９のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部周辺であって、前記反応管のガス供給口には、インレットチューブヒータが設けられている。

【0175】

＜付記２１＞
付記１〜２０のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部の周辺であって、前記反応管のガス排気口には、エキゾーストチューブヒータが設けられている。

【0176】

＜付記２２＞
付記２０と付記２１のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部と前記インレットチューブヒータと前記エキゾーストチューブヒータの液化防止温度の制御を、それぞれ独立又は一括して制御する。

【0177】

＜付記２３＞
付記２２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の加熱部と前記インレットチューブヒータと前記エキゾーストチューブヒータを、少なくとも前記ガス供給部が処理ガスを供給している間、
ＯＮにしていること。

【0178】

＜付記２４＞
他の態様によれば、
基板を処理する反応管と、
前記反応管内の前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記反応管内を排気する排気部と、
前記反応管内の前記基板を加熱する第１の加熱部と、
前記反応管の前記排気部接続部周辺に設けられた第２の加熱部と、
前記ガス供給部から処理ガスを供給する際に、前記第２の加熱部の温度を制御する制御部と、
を有する半導体装置の製造装置が提供される。

【0179】

＜付記２５＞
更に他の態様によれば、
基板を反応管に搬入する工程と、
前記反応管に設けられた第１の加熱部が前記基板を加熱する加熱工程と、
排気部が前記反応管内を排気する排気工程と、
前記基板表面に処理ガスを供給する供給ステップと、
前記反応管であって前記排気部が接続される周辺に設けられた第２の加熱部の温度を制御する温度制御ステップと、
を有するガス供給工程と、
を有する基板処理方法が提供される。

【0180】

＜付記２６＞
前記付記２５の基板処理方法であって、好ましくは、
前記温度制御ステップでは、前記処理ガスが液化しない蒸発温度に保つように制御される。

【0181】

＜付記２７＞
前記付記２５と付記２６のいずれかの基板処理方法であって、好ましくは、
前記処理ガスは、水（Ｈ_２Ｏ）分子と過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）分子のいずれか又は両方を有する。

【0182】

＜付記２８＞
更に他の態様によれば、
基板を反応管に搬入する工程と、
前記反応管に設けられた第１の加熱部が前記基板を加熱する加熱工程と、
排気部が前記反応管内を排気する排気工程と、
前記基板表面に処理ガスを供給する供給ステップと、
前記反応管であって前記排気部が接続される周辺に設けられた第２の加熱部の温度を制御する温度制御ステップと、
を有するガス供給工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

【0183】

＜付記２９＞
更に他の態様によれば、
反応管に設けられた第１の加熱部が基板を加熱させる加熱手順と、
排気部が前記反応管内を排気させる排気手順と、
前記基板表面に処理ガスを供給させる供給ステップと、
前記反応管であって前記排気部が接続される周辺に設けられた第２の加熱部の温度を制御させる温度制御ステップと、
を有するガス供給手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。

【0184】

＜付記３０＞
更に他の態様によれば、
反応管に設けられた第１の加熱部が基板を加熱させる加熱手順と、
排気部が前記反応管内を排気させる排気手順と、
前記基板表面に処理ガスを供給させる供給ステップと、
前記反応管であって前記排気部が接続される周辺に設けられた第２の加熱部の温度を制御させる温度制御ステップと、
を有するガス供給手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが格納された記録媒体が提供される。

【0185】

＜付記３１＞
更に他の態様によれば、
基板を収容する反応管の当該基板よりも排気口側に設けられ、
前記排気口側を前記基板の温度よりも高温に加熱する加熱ユニットが提供される。

【0186】

＜付記３２＞
更に他の態様によれば、
基板を収容する反応管と、
前記反応管内の前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記反応管内を排気する排気部と、
前記基板を加熱する第１の加熱部と、
前記反応管の前記排気部の接続部周辺に設けられた第２の加熱部と、
前記ガス供給部から処理ガスを供給する際に、前記第２の加熱部の温度を前記第１の加熱部の温度よりも高い温度に制御する制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0187】

＜付記３３＞
更に他の態様によれば、
基板を収容する処理容器と、
前記基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理容器を閉塞する蓋体と、
前記蓋体上に設けられた熱伝導体と、
前記熱伝導体を加熱する熱伝導体加熱部と、
を有する基板処理装置が提供される。

【0188】

＜付記３４＞
付記３３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導体加熱部の温度は、前記処理ガスが液化しない液化防止温度に保つように前記熱伝導体加熱部を制御する制御部を有する。

【0189】

＜付記３５＞
付記３３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導体加熱部は、前記処理容器の炉口部周辺に設けられている。

【0190】

＜付記３６＞
付記３３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導体加熱部は、前記処理容器の炉口部に設けられた断熱体の上端よりも下側に設けられている。

【0191】

＜付記３７＞
付記３３に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱伝導体加熱部は、放射型加熱部である。

【0192】

＜付記３８＞
更に他の態様によれば、
基板を収容する処理容器を閉塞する蓋体に設けられ、
前記蓋体付近に設けられた熱伝導体加熱部により加熱される熱伝導体が提供される。

【符号の説明】

【0193】

２００ ウエハ（基板）
２０１ 基板処理装置
２０３ 反応管
２０７ 第１の加熱部
２０９ 第３の加熱部
２１７ ボート
２３１ ガス排気管
２３２ｄ 液体原料供給管
２３３ ガス供給管
２８０ 第２の加熱部
２８２ ランプヒータ
２８３ エキゾーストチューブヒータ
２８４ インレットチューブヒータ
２８５ 熱伝導部
４０１ ガス供給ノズル
４０２ ガス供給孔
１２１ コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】